什么是壓電陶瓷

　　壓電陶瓷是一種能夠將機械能和電能互相轉換的信息功能陶瓷材料-壓電效應，壓電陶瓷除具有壓電性外， 還具有介電性、彈性等， 已被廣泛應用于醫學成像、聲傳感器、聲換能器、超聲馬達等。壓電陶瓷利用其材料在機械應力作用下，引起內部正負電荷中心相對位移而發生極化，導致材料兩端表面出現符號相反的束縛電荷即壓電效應而制作，具有敏感的特性，壓電陶瓷主要用于制造超聲換能器、水聲換能器、電聲換能器、陶瓷濾波器、陶瓷變壓器、陶瓷鑒頻器、高壓發生器、紅外探測器、聲表面波器件、電光器件、引燃引爆裝置和壓電陀螺等，除了用于高科技領域，它更多的是在日常生活中為人們服務，為人們創造更美好的生活而努力。

　　壓電陶瓷物質組成

　　常用的壓電陶瓷有鈦酸鋇系、鋯鈦酸鉛二元系及在二元系中添加第三種ABO3（A表示二價金屬離子，B表示四價金屬離子或幾種離子總和為正四價）型化合物，如：Pb（Mn1/3Nb2/3）O3和Pb（Co1/3Nb2/3）O3等組成的三元系。如果在三元系統上再加入第四種或更多的化合物，可組成四元系或多元系壓電陶瓷。此外，還有一種偏鈮酸鹽系壓電陶瓷，如偏鈮酸鉀鈉（Na0.5·K0.5·NbO3）和偏鈮酸鍶鋇（Bax·Sr1-x·Nb2O5）等，它們不含有毒的鉛，對環境保護有利。

　　壓電陶瓷點火器工作原理

　　在能量轉換方面，利用壓電陶瓷將外力轉換成電能的特性，可以制造出壓電點火器、移動X光電源、炮彈引爆裝置。電子打火機中就有壓電陶瓷制作的火石，打火次數可在100萬次以上。用壓電陶瓷把電能轉換成超聲振動，可以用來探尋水下魚群的位置和形狀，對金屬進行無損探傷，以及超聲清洗、超聲醫療，還可以做成各種超聲切割器、焊接裝置及烙鐵，對塑料甚至金屬進行加工。

　　壓電陶瓷具有敏感的特性，可以將極其微弱的機械振動轉換成電信號，可用于聲納系統、氣象探測、遙測環境保護、家用電器等。地震是毀滅性的災害，而且震源始于地殼深處，以前很難預測，使人類陷入了無計可施的尷尬境地。壓電陶瓷對外力的敏感使它甚至可以感應到十幾米外飛蟲拍打翅膀對空氣的擾動，用它來制作壓電地震儀，能精確地測出地震強度，指示出地震的方位和距離。這不能不說是壓電陶瓷的一大奇功。

　　壓電陶瓷在電場作用下產生的形變量很小，最多不超過本身尺寸的千萬分之一，別小看這微小的變化，基于這個原理制做的精確控制機構－－壓電驅動器，對于精密儀器和機械的控制、微電子技術、生物工程等領域都是一大福音。

　　諧振器、濾波器等頻率控制裝置，是決定通信設備性能的關鍵器件，壓電陶瓷在這方面具有明顯的優越性。它頻率穩定性好，精度高及適用頻率范圍寬，而且體積小、不吸潮、壽命長，特別是在多路通信設備中能提高抗干擾性，使以往的電磁設備無法望其項背而面臨著被替代的命運。

　　先來看一種新型自行車減震控制器，一般的減振器難以達到平穩的效果，而這種ACX減震控制器，通過使用壓電材料，首次提供了連續可變的減震功能。一個傳感器以每秒50次的速率監測沖擊活塞的運動，如果活塞快速動作，一般是由于行駛在不平地面而造成的快速沖擊，這時需要啟動最大的減震功能；如果活塞運動較慢，則表示路面平坦，只需動用較弱的減震功能。　綜上所訴：壓電陶瓷就是矢量轉換材料　力---》；電　電---》；力　1次力電轉化，典型應用：壓電點火，稱量傳感　1次電力轉換：制動器，執行器　電--》；力---》；形變---》；振動----聲波--》；電聲--》；超聲等　形變---》；位移--》；檢測　電-》；力--》；電，壓電變壓器等等~　可以說，壓電陶瓷雖然是新材料，卻頗具平民性。它用于高科技，但更多地是在生活中為人們服務，創造美好的生活。壓電陶瓷的主要原料還包括鉛等有毒物質。下一階段，無鉛壓電陶瓷和低溫壓電陶瓷將是發展的方向。

　　壓電陶瓷應用

　　1、聲音轉換器聲音轉換器是最常見的應用之一。像拾音器、傳聲器、耳機、蜂鳴器、超聲波探深儀、聲納、材料的超聲波探傷儀等都可以用壓電陶瓷做聲音轉換器。如兒童玩具上的蜂鳴器就是電流通過壓電陶瓷的逆壓電效應產生振動，而發出人耳可以聽得到的聲音。壓電陶瓷通過電子線路的控制，可產生不同頻率的振動，從而發出各種不同的聲音。例如電子音樂賀卡，就是通過逆壓電效應把交流音頻電信號轉換為聲音信號。

　　2、壓電引爆器 自從第一次世界大戰中英軍發明了坦克，并首次在法國索姆河的戰斗中使用而重創了德軍后，坦克在多次戰斗中大顯身手。然而到了20世紀六七十年代，由于反坦克武器的發明，坦克失去了昔日的輝煌。反坦克炮發射出的穿甲彈接觸坦克，就會馬上爆炸，把坦克炸得粉碎。這是因為彈頭上裝有壓電陶瓷，它能把相碰時的強大機械力轉變為瞬間高電壓，爆發火花而引爆炸藥。

　　3、壓電打火機 煤氣灶上用的一種新式電子打火機，就是利用壓電陶瓷制成的。只要用手指壓一下打火按鈕，打火機上的壓電陶瓷就能產生高電壓，形成電火花而點燃煤氣，可以長久使用。所以壓電打火機不僅使用方便，安全可靠，而且壽命長，例如一種鈦鉛酸鉛壓電陶瓷制成的打火機可使用100萬次以上。

　　4、防核護目鏡 核試驗員帶上用透明壓電陶瓷做成的護目鏡后，當核爆炸產生的光輻射達到危險程度時，護目鏡里的壓電陶瓷就把它轉變成瞬時高壓電，在1/1000 s里，能把光強度減弱到只有1/10000，當危險光消失后，又能恢復到原來的狀態。這種護目鏡結構簡單，只有幾十克重，安裝在防核護目頭盔上攜帶十分方便。

　　5、超聲波換能器 適用于用于超聲波焊接設備以及超聲波清洗設備，主要采用大功率發射型壓電陶瓷制作，超聲波換能器是一種能把高頻電能轉化為機械能的裝置，超聲波換能器作為能量轉換器件，它的功能是將輸入的電功率轉換成機械功率（即超聲波）再傳遞出去，而它自身消耗很少的一部分功率。

　　6、聲納 在海戰中，最難對付的是潛艇，它能長期在海下潛航，神不知鬼不覺地偷襲港口、艦艇，使敵方大傷腦筋。如何尋找敵潛艇？靠眼睛不行，用雷達也不行，因為電磁波在海水里會急劇衰減，不能有效地傳遞信號，探測潛艇靠的是聲納------水下耳朵。壓電陶瓷就是制造聲納的材料，它發出超聲波，遇到潛艇便反射回來，被接收后經過處理，就可測出敵潛艇的方位、距離等。